Metabolismo Clase Taller # 1 Título: Metabolismo de

1
Morfofisiología III
Tema 3: Metabolismo
Clase Taller # 1
Título: Metabolismo de glúcidos
Sumario
1.-Digestión y absorción de los glúcidos.
2.-Vías metabólicas de los glúcidos
3.-Regulación coordinada del metabolismo de los glúcidos
Objetivos
1. - Identificar los metabolitos de encrucijada y explicar su importancia.
2. Explicar las transformaciones químicas de los glúcidos de la dieta en el
tubo digestivo.
3. Identificar a la glucosa-6-P como metabolito de encrucijada y describir
las fuentes de procedencia y las vías que puede tomar.
4. Interpretar el balance energético de la glicolisis y la gluconeogénesis
5. Explicar la importancia médica y metabólica del ciclo de las pentosas
6. Interpretar la regulación coordinada del metabolismo de los glúcidos
Bibliografía
Bioquímica Médica Tomo I Cap. 10 (154-155); Tomo III Cap. 42 (715-718), 43
(721-742), 44(743-769).
Introducción
El ser humano se alimenta de forma discontinua y en los períodos
interalimentarios utiliza la energía almacenada en forma de sustancias de
reservas. Los carbohidratos o glúcidos constituyen la reserva energética del
organismo de más fácil movilización. El glucógeno es la macromolécula
biológica que el organismo utiliza para mantener los niveles de glucosa en
sangre, lo cual es particularmente importante para el cerebro ya que éste
depende esencialmente de la glucosa para satisfacer sus requerimientos
energéticos.
En los últimos años, se ha incrementado a nivel mundial el
2
consumo de glúcidos. Este consumo desmedido ha conducido a la ocurrencia
de diversas enfermedades metabólicas. Para todo profesional de la salud se
hace necesario el estudio del metabolismo de los glúcidos y es particularmente
importante para el estomatólogo para poder comprender por qué la caries
dental constituye la enfermedad más difundida a nivel mundial y para conocer
la razón del aumento de la ocurrencia de la diabetes mellitus en el mundo y en
la población cubana.
Preguntas
1.-Seleccione la respuesta correcta para cada enunciado:
a) Son productos de la digestión total del almidón:
----dextrina límite
------maltosa ------maltotriosa ---- glucosa
b) La alfa amilasa salival tiene un pH óptimo de alrededor de:
----4
-----10 ------8 ------7
c) La alfa amilasa pancreática ejerce su función en:
----estómago
-----intestino
-------páncreas
------bazo
d) En las microvellosidades intestinales se localizan:
-----las alfa amilasas
------las disacaridasas
------lipasas
e) Los productos de la digestión del almidón son:
----- moléculas de glucosa y galactosa ------moléculas de glucosa
----moléculas de fructosa
f) La degradación de la lactosa se lleva a cabo en:
-----estómago -----intestino -----páncreas ------boca
Respuesta
Son productos de la digestión total del almidón:
----dextrina límite
---X---maltosa ------maltotriosa --X-- glucosa
La alfa amilasa salival tiene un pH óptimo de alrededor de:
----4
-----10 ------8 ---X---7
La alfa amilasa pancreática ejerce su función en:
----estómago
--X---intestino
-------páncreas
------bazo
3
En las microvellosidades intestinales se localizan:
-----las alfa amilasas
---X---las disacaridasas
------lipasas
Los productos de la digestión del almidón son:
----- moléculas de glucosa y galactosa ---X---moléculas de glucosa
----moléculas de fructosa
La degradación de la lactosa se lleva a cabo en:
-----estómago --X--intestino -----páncreas ------boca
2.-La concentración normal de glucosa en la sangre humana es alrededor de 5
mM. La concentración de glucosa libre en el interior de las células musculares
es mucho menor. Escoja de las siguientes afirmaciones cuál pudiera ser la
explicación a este fenómeno y justifique su selección.
a) ---- La entrada de glucosa a las células musculares no está favorecida
b) ----No hay degradación de glucógeno a nivel muscular
c) -- --- La glucosa cuando entra a las células musculares es sustrato de la
enzima hexoquinasa y se transforma a glucosa 6 P.
d) ---La glucosa se degrada inmediatamente que entra a la célula muscular.
Respuesta--- La glucosa cuando entra a las células musculares es sustrato de
la enzima hexoquinasa y se transforma a glucosa 6 P.
3.-Basándose en el siguiente gráfico, explique por qué se plantea que la
glucoquinasa contribuye al mantenimiento de la glicemia cunado ésta se
encuentra elevada después de la ingestión de alimentos.
4
Respuesta: Porque a los niveles de glicemia normal la hexoquinasa se
encuentra saturada y la glucoquinasa todavía no se ha saturado.
4.-Una de las siguientes afirmaciones sobre el glucógeno es incorrecta.
Justifique su selección.
a) -------Se almacena en músculo e hígado
b) ---- ----Se almacena en el citosol en forma anhidra
c) --------Presenta ramificaciones debido a enlaces  1,6 O-glicosídico
d) --------Se almacena en forma de gránulos densos asociados a numerosas
enzimas
Respuesta
Se almacena en el citosol en forma anhidra (No se puede almacenar en forma
anhidra ya que presenta numerosos grupos OH que serán los responsables de
formar numerosos puentes de hidrógeno con las moléculas de agua)
5.- En el metabolismo del glucógeno como en todo proceso metabólico
participan determinadas enzimas. Coloque el número correspondiente a cada
enunciado sobre el metabolismo del glucógeno.
1. Glucógeno fosforilasa
2. Glucógeno sintasa
3. Enzima ramificante
4. Enzima desramificante
---- Libera glucosa 1P.
----Rompe los enlaces  1,4.
----Libera glucosa.
----Transfiere tres residuos de glucosa de una cadena a la otra.
5
----Cataliza la formación de la mayoría de los enlaces  1,4.
----Cataliza la formación del enlace  1,6.
----Requiere de fosfato inorgánico para su acción.
----Uno de sus centros activos hidroliza los enlaces  1,6.
----Es una enzima bifuncional.
----Emplea como sustrato a la UDP glucosa
Respuesta
--1-- Libera glucosa 1P.
--1--Rompe los enlaces  1,4.
--4--Libera glucosa.
--4--Transfiere tres residuos de glucosa de una cadena a la otra.
--2--Cataliza la formación de la mayoría de los enlaces  1,4.
-3--Cataliza la formación del enlace  1,6.
-1---Requiere de fosfato inorgánico para su acción.
-4---Uno de sus centros activos hidroliza los enlaces  1,6.
-4---Es una enzima bifuncional.
--2--Emplea como sustrato a la UDP glucosa
6.- Diga verdadero o falso.
a) ---- La glucógeno sintasa es activa cuando está desfosforilada
b) --- La glucógeno sintasa es activa cuando está foaforilada
c) ----La glucógeno fosforilasa es activa cuando está fosforilada
d) ---La glucógeno fosforilasa es activa cuando está desfosforilada
e) ---El glucógeno es un homopolisacárido de reserva que se almacena en la
mitocondria
f) ---La síntesis y la degradación del glucógeno involucran a la glucosa 1 P
6
g) ---La cascada que conduce a la fosforilación de la glucógeno fosforilasa se
desencadena cuando en la célula aumentan los niveles de AMPc
h) --- La hexoquinasa tiene especificidad de sustrato relativa.
i) --- La hexoquinasa cataliza la conversión de glucosa 6P a fructosa 6P
Respuesta
a)--V-- La glucógeno sintasa es activa cuando está desfosforilada
b) -F-- La glucógeno sintasa es activa cuando está fosforilada
c) --V--La glucógeno fosforilasa es activa cuando está fosforilada
d) -F--La glucógeno fosforilasa es activa cuando está desfosforilada
e) --F-El glucógeno es un homopolisacárido de reserva que se almacena en la
mitocondria
f) -V--La síntesis y la degradación del glucógeno involucran a la glucosa 1 P
g) -V--La cascada que conduce a la fosforilación de la glucógeno fosforilasa se
desencadena cuando en la célula aumentan los niveles de AMPc
h) -V-- La hexoquinasa tiene especificidad de sustrato relativa.
i) -F-- La hexoquinasa cataliza la conversión de glucosa 6P a fructosa 6P
7
7.- Relacione las siguientes columnas
A
----- Es uno de los precursores de la gluconeogénesis
----- Vincula el metabolismo de los glúcidos con el
metabolismo de los lípidos
---- Producto de la glicolisis en el eritrocito
----Se produce en el hígado por acción de la
glucoquinasa (hexoquinasa IV)
----Se acumula en hígado de pacientes con
galactosemia clásica al inhibirse la fosfoglucomutasa
----Enzima reguladora del ciclo de las pentosas
----Se activa cuando aumenta el Acetil CoA, lo que favorece
a la gluconeogénesis.
----Isoforma presente en hígado con elevada Km e inducible
por insulina.
----Participa en la degradación de la glucosa en cerebro pero
no en el eritrocito
Respuesta
---5-- Es uno de los precursores de la gluconeogénesis
--6--- Vincula el metabolismo de los glúcidos con el
metabolismo de los lípidos
B
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Glucosa 1 P
Glucosa 6 P
Fructosa 6 P
Fructosa 1.6 bis P
Ácido láctico
Fosfato de
dihidroxiacetona
7. Galactosa
8. UDP galactosa
9. Ácido pirúvico
10. Glucógeno sintasa
11. Hexoquinasa IV
12. Glucosa 6 fosfatasa
13. Glucosa 6 P
deshidrogenasa
14. Piruvato
deshidrogenasa
15. Aldolasa
16. Piruvato quinasa
8
--6-- Producto de la glicolisis en el eritrocito
--2--Se produce en el hígado por acción de la
glucoquinasa (hexoquinasa IV)
--1--Se acumula en hígado de pacientes con
galactosemia clásica al inhibirse la fosfoglucomutasa
-13---Enzima reguladora del ciclo de las pentosas
--11--Isoforma presente en hígado con elevada Km e inducible
por insulina.
--14--Participa en la degradación de la glucosa en cerebro pero
no en el eritrocito
8.-Escoja la respuesta más adecuada a cada situación:
a) El proceso de la glucogénesis hepática debe cambiar de intensidad según la
situación del organismo, por lo cual debe ser más intensa:
------En estado de ayunas
------En estados de hipoglicemia.
----- En estado de hiperglicemia
b) La glucógenolisis hepática puede participar en el control de la glicemia pues
este órgano tiene la enzima:
----Glucógeno fosforilasa.
----Enzima desramificante.
----Glucosa-6-fosfatasa.
9
-----Fosfogluco mutasa
c) La glucogenolisis desde el punto de vista energético es :
----Es un proceso endergónico que consume energía metabólica.
----No existen diferencias energéticas entre el sustrato y los productos.
----El proceso en su conjunto tiene carácter exergónico.
----Hay reacciones exergónicas y endergónicas pero el balance total es
endergónico.
d) En la diabetes mellitus existe una baja actividad de la insulina que puede
deberse a muchas causas. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones se
corresponde con el estado del metabolismo del glucógeno en los pacientes
diabéticos?
----Glucogénesis elevada y glucógenolisis elevada.
-----Glucogénesis disminuida y glucógenolisis elevada.
-----Glucogénesis elevada y glucógenolisis disminuida.
-----Glucogénesis disminuida y glucógenolisis disminuida.
e) Un médico que ha llegado de África donde cumplía misión internacionalista
es recibido por su familia con un gran banquete. Después de la comida se
sienta a conversar. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones se corresponde con el
estado del metabolismo del glucógeno en este hombre mientras está
conversando?
-----Glucogénesis elevada y glucógenolisis elevada.
-----Glucogénesis disminuida y glucógenolisis elevada.
-----Glucogénesis elevada y glucógenolisis disminuida.
------Glucogénesis disminuida y glucógenolisis disminuida.
10
f) Habitualmente ingerimos la última comida del día entre las seis y las ocho de
la noche y nos levantamos entre las seis y las siete de la mañana. Si medimos
la glicemia en el momento de levantarnos, comprobaremos que tiene un nivel
normal. ¿Cuál de los siguientes enunciados explica mejor la causa de este
fenómeno?
----Como después de comer no hacemos ejercicios y poco rato después de
comer nos vamos a dormir, casi no consumimos energía.
----Después de la comida se produce una hiperglicemia, que como estamos en
reposo dura muchas horas en normalizarse.
----La salida de glucosa de la sangre para los tejidos es compensada por la
glucógenolisis hepática estimulada por el glucagón.
----Como después de comer no hacemos esfuerzos físicos intensos y al poco
rato nos vamos a dormir, la digestión de los alimentos es muy lenta y eso
mantiene los niveles de la glicemia.
g) El metabolismo del glucógeno está sujeto a control hormonal especialmente
por el glucagón y la insulina. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones refleja mejor
el efecto de estas hormonas sobre el metabolismo del glucógeno?
----La insulina incrementa la capacidad del hígado de sintetizar glucógeno.
----El glucagón estimula la glucógenolisis en el tejido muscular.
-----La insulina actúa incrementando los niveles intracelulares de AMPc.
-----El principal mediador de la acción de la insulina es la Proteína Kinasa A.
h) ¿Cuál de las siguientes razones explicaría mejor por qué la glucolisis se
convirtió durante la evolución en la principal vía metabólica de los organismos
vivos?
----Requiere un número reducido de enzimas.
----La glucosa es la biomolécula más abundante de la naturaleza.
11
----Produce mayor cantidad de energía que cualquier otra biomolécula.
----La glucosa es una biomolécula fácil de metabolizar.
i) Si tenemos en cuenta que los eritrocitos carecen de mitocondrias, ¿cuál será
el balance energético de la glucolsis en esas células?
---32 ATP.
-----10 ATP
-----8 ATP
----2 ATP
Respuestas
a) En estado de hiperglicemia
b) Glucosa-6-fosfatasa.
c) El proceso en su conjunto tiene carácter exergónico.
d) Glucogénesis disminuida y glucógenolisis elevada.
e) Glucogénesis elevada y glucogenolisis disminuida.
f) La salida de glucosa de la sangre para los tejidos es compensada por la
glucógenolisis hepática estimulada por el glucagón.
g) La insulina incrementa la capacidad del hígado de sintetizar glucógeno.
h) La glucosa es la biomolécula más abundante de la naturaleza.
i) 2 ATP
9.- Diga si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Justifique las
falsas.
a) ------
Cuando las concentraciones de ATP son elevadas se produce un
aumento en la intensidad de las reacciones de la glucolisis.
b) ------Cuando las concentraciones de ADP son elevadas se produce un
aumento en la intensidad de las reacciones de la glucolisis.
12
c) ------ La degradación de la glucosa hasta ácido láctico produce 32 ATP
d) ------ La degradación de la glucosa hasta ácido láctico produce 2 ATP
e) ----- La degradación de la glucosa hasta ácido láctico produce 9 ATP.
f)
-----
La
degradación
total
de
la
glucosa
produce
una
energía
metabólicamente útil equivalente a 12 ATP
g) ---- La degradación total de la glucosa produce una energía
Respuestas
a) F
b) V
c) F
d) V
e) F
f) F
g) V
10.- De los siguientes enunciados seleccione los que se corresponden con el
ciclo de las pentosas.
-----Se obtiene energía metabólicamente útil en forma de ATP.
-----Es una vía para el metabolismo de los monosacáridos.
-----Se obtiene Ribosa-5-P para la síntesis de nucleótidos.
------ Se obtiene equivalentes de reducción en forma de NADPH.
13
------Ocurre en eritrocitos, glándulas mamarias, hígado.
-----Ocurre principalmente en el cerebro.
Respuesta
- Se obtiene Ribosa-5-P para la síntesis de nucleótidos.
Se obtiene equivalentes de reducción en forma de NADPH.
--X---Ocurre en eritrocitos, glándulas mamarias, hígado.
11.- Una de las enfermedades del metabolismo de los glúcidos es la
galactosemia. ¿Cuál de las siguientes medidas usted recomendaría para el
tratamiento de la galactosemia en un recién nacido?
-----Emplear solamente la lactancia materna.
-----Combinar la lactancia materna con alimentos específicos para la edad.
----Suprimir la leche y sus derivados de la dieta.
-----Sustituir la leche por yogourt.
Cataratas en niños producto de la
galactosemia
Respuesta
Suprimir la leche y sus derivados de la dieta.
14
12. A continuación se muestra un esquema que resume los principales
procesos metabólicos involucrados en la transformación de los glúcidos.
Glucógeno
4
3
1
Glucosa
5
Glucosa 6 P
2
6
Pentosa
7
Acido pirúvico
8
Acido láctico
9
CO2, ATP, H2O
Relacione a continuación cada uno de los números que aparecen y que
designan a un proceso metabólico determinado con las características del
mismo.
----Se produce NADPH, que se utiliza en la síntesis de lípidos
---- Está afectada en pacientes con déficit de glucosa 6 P deshidrogenasa
----No ocurre en el músculo, por lo que el glucógeno muscular no contribuye al
mantenimiento de la glicemia.
---- Requiere de la acción concertada de la glucógeno sintasa y de la enzima
ramificante
----Proceso favorecido por el glucagón al propiciar el paso a la forma fosfatada
de su principal enzima reguladora.
----Su principal enzima reguladora es la fosfofructoquinasa
---- Ocurre a partir de compuestos no glucídicos.
----Vía que ocurre en condiciones anaeróbicas
----Involucra al Ciclo de Krebs.
15
Respuesta
---5-Se produce NADPH, que se utiliza en la síntesis de lípidos
-5--- Está afectada en pacientes con déficit de glucosa 6 P deshidrogenasa
--2--No ocurre en el músculo, por lo que el glucógeno muscular no contribuye al
mantenimiento de la glicemia.
--3-- Requiere de la acción concertada de la glucógeno sintasa y de la enzima
ramificante
---4-Proceso favorecido por el glucagón al propiciar el paso a la forma fosfatada
de su principal enzima reguladora.
--6--Su principal enzima reguladora es la fosfofructoquinasa
--7-- Ocurre a partir de compuestos no glucídicos.
--8--Vía que ocurre en condiciones anaeróbicas
--9--Involucra al Ciclo de Krebs.
13.- A continuación se muestra el resumen de un caso clínico.
Un paciente llega al hospital con vómitos y diarreas después de la ingestión de
leche. Dado esta sintomatología se le realizó una prueba de tolerancia a la
lactosa (Para ello el paciente ingiere una cantidad estándar de lactosa y se
determinan la concentración de glucosa y de galactosa en la sangre a
diferentes intervalos. En los individuos normales los niveles aumentan hasta el
máximo en aproximadamente 1 h después de la ingestión y luego disminuyen).
En este paciente, los niveles de glucosa y de galactosa no aumentaron sino
que permanecieron constantes.
De acuerdo a sus estudios, seleccione la enzima que se encuentra en déficit y
el tratamiento que usted le pondría.
Enzimas
---Fosfofructoquinasa 1
---Fosfomanosa isomerasa
---Galactosa 1 P uridiltransferasa
16
---Glucógeno fosforilasa muscular
---Triosa quinasa
---Lactasa en mucosa intestinal
---Maltasa en mucosa intestinal
Tratamiento
---Correr 5 km cada día
---Dieta libre de grasa
---Dieta baja en lactosa
---Eliminar ejercicios físicos intensos
---Grandes dosis de niacina
---Comidas frecuentes y regulares.
Respuesta
Lactasa en mucosa intestinal
Tratamiento
Dieta baja en lactosa